KR20230001591A - Method for manufacturing anisotropic 3d permanent magnet and thereof apparatus - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing an anisotropic 3D permanent magnet, which comprises the steps of: (a) magnetizing feedstock prepared by mixing magnetic powder and an organic binder through a nozzle of a 3D printer to impart an anisotropic magnetic force and simultaneously 3D printing to prepare an anisotropic 3D molded body; (b) removing the organic binder present in the anisotropic 3D molded body; and (c) sintering the anisotropic 3D molded body from which the organic binder has been removed to complete the anisotropic 3D permanent magnet. The present invention further relates to a device for manufacturing an anisotropic 3D permanent magnet, which comprises: a screw (S) that is axially coupled to a motor (M) and rotates in a barrel (B); a hopper (P) that guides the feedstock supplied from a supply barrel (T) to the screw (S) in the barrel (B); a nozzle (N) that melts the feedstock moving downward in the barrel (B) by the rotation of the screw (S) with a heater (H) to discharge the feedstock; and a magnetization module (D) that is mounted on an outer periphery of the heater (H) to magnetize the feedstock melted by the heater (H) to impart an anisotropic magnetic force. The present invention has the effect of manufacturing anisotropic 3D permanent magnets of various three-dimensional shapes and complex structures without post-processing.

Description

이방성 3Ｄ 영구자석의 제조 방법 및 그 장치{METHOD FOR MANUFACTURING ANISOTROPIC 3D PERMANENT MAGNET AND THEREOF APPARATUS}Anisotropic 3D permanent magnet manufacturing method and device thereof

본 발명은 이방성 3D 영구자석의 제조 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자성분말 및 유기결합제를 혼합하여 마련된 피드스톡을 3D 프린팅하면서 자장을 부여하여 이방성 3D 성형체를 만든 후 탈지 및 소결하여 이방성 3D 영구자석을 완성케 함으로써 후가공 없이 다양한 3차원 형상 및 복잡한 구조의 이방성 3D 영구자석을 제조토록 한 이방성 3D 영구자석의 제조 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing an anisotropic 3D permanent magnet, and more particularly, to a feedstock prepared by mixing magnetic powder and an organic binder, by applying a magnetic field while 3D printing the feedstock to create an anisotropic 3D molded body, and then degreasing and sintering the It relates to a manufacturing method and device for anisotropic 3D permanent magnets that can manufacture anisotropic 3D permanent magnets of various three-dimensional shapes and complex structures without post-processing by completing the anisotropic 3D permanent magnets.

일반적으로 영구자석은 소결자석과 레진본드자석이 주종을 이루고 있다.In general, permanent magnets are mainly composed of sintered magnets and resin bonded magnets.

소결자석의 제조방법으로서 대표적인 예가 문헌(Intern. Powder Metallurgy Conference, pp. 75-81(1980)]에 기재되어 있다. 이 방법은 도 1의 공정도에 도시된 바와 같이 분말 야금법으로 자성분말을 자장 중에서 성형 및 소결 처리하여 제작되는 것이고, 이와 같이 제조된 소결자석은 자성분말의 고충전율로 인하여 자기특성이 레진본드자석과 비교하여 우수하다는 장점을 가지고 있다. 그러나, 복잡한 형상이나 링형 또는 실린더형 자석으로 만들 경우 자성분말의 라디알 및 극 이방화가 곤란하여 필요한 형태로 후가공을 해야 하며, 이에 따라 가공비가 상승되는 단점을 안고 있다. 또한, 실린더형 이방성 영구자석은 절단 가공 후 서로 다른 부분을 접착하여 제조하고 있기 때문에 자기특성이 균일하지 못한 단점을 지니고 있다.A representative example of a method for manufacturing sintered magnets is described in the literature (Intern. Powder Metallurgy Conference, pp. 75-81 (1980)). This method, as shown in the process diagram of FIG. The sintered magnet manufactured in this way has the advantage of superior magnetic properties compared to resin bond magnets due to the high filling rate of magnetic powder. In case of making it, it is difficult to make radial and polar anisotropy of magnetic powder, so it has to be post-processed in the required shape, which has the disadvantage of increasing processing cost. Since it is manufactured, it has a disadvantage that the magnetic properties are not uniform.

레진본드자석의 제조방법 역시 공지되어 있으며 [참고 문헌 : 野正昭 : 工業 , Vol.97, p.45, (1989)], 이 방법은 자장 중에서 사출성형 또는 압출성형을 진행하므로 다양한 방향으로 이방화가 가능하고, 다양한 형상의 영구자석을 용이하게 제조할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 이와 같이 제조된 레진본드자석은 비자성 성분인 고분자 결합제가 첨가되어 있으므로 소결자석과 비교하여 자기특성이 낮고 내열성과 내후성이 나쁜 단점을 안고 있다.The manufacturing method of resin bonded magnets is also known [Reference: Nozheng 昭 : Kogyo , Vol.97, p.45, (1989)], and since this method proceeds with injection molding or extrusion molding in a magnetic field, anisotropy in various directions It is possible, and there is an advantage in that permanent magnets of various shapes can be easily manufactured. However, since the resin-bonded magnet manufactured in this way contains a non-magnetic polymeric binder, it has lower magnetic properties and poor heat resistance and weather resistance compared to sintered magnets.

대한민국 등록특허공보 제1375986호Republic of Korea Patent Registration No. 1375986 대한민국 공개특허공보 제2003-0035852호Republic of Korea Patent Publication No. 2003-0035852 대한민국 등록특허공보 제0518067호Republic of Korea Patent Registration No. 0518067 대한민국 공개특허공보 제2021-0041067호Republic of Korea Patent Publication No. 2021-0041067

본 발명의 목적은 자성분말 및 유기결합제를 혼합하여 마련된 피드스톡을 3D 프린팅하면서 자장을 부여하여 이방성 3D 성형체를 만든 후 탈지 및 소결하여 이방성 3D 영구자석을 완성케 함으로써 후가공 없이 다양한 3차원 형상 및 복잡한 구조의 이방성 3D 영구자석을 제조할 수 있도록 한 이방성 3D 영구자석의 제조 방법 및 그 장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to create an anisotropic 3D molded body by applying a magnetic field while 3D printing a feedstock prepared by mixing magnetic powder and an organic binder, and then degreasing and sintering to complete an anisotropic 3D permanent magnet without post-processing in various three-dimensional shapes and complex shapes. An object of the present invention is to provide a method and device for manufacturing an anisotropic 3D permanent magnet capable of manufacturing an anisotropic 3D permanent magnet having a structure.

본 발명의 목적은 3D 프린팅 과정에서 자기장 발생장치, 즉 착자모듈을 적용하여 이방성 3D 성형체를 제조한 후 탈지 및 소결하여 이방성 3D 영구자석을 완성함으로써 별도의 후가공을 거치지 않고서도 그대로 사용할 수 있는 이방성 3D 영구자석의 제조 방법 및 그 장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to manufacture an anisotropic 3D molded body by applying a magnetic field generator, that is, a magnetizing module, in the 3D printing process, and then degreasing and sintering to complete an anisotropic 3D permanent magnet. It is to provide a method for manufacturing a permanent magnet and a device therefor.

본 발명의 목적은 3D 프린팅을 이용하여 제조한 이방성 영구자석에 의해 자기특성이 우수하고 후가공이 필요 없으므로 국내 DC 모터 업계에서 종래 사용하여 오던 C형 영구자석을 대체할 수 있으며, 3D 프린팅을 사용하여 제조하였기 때문에 다양한 3차원의 이방성 영구자석에 대한 대량생산이 가능한 이방성 3D 영구자석의 제조 방법 및 그 장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is that an anisotropic permanent magnet manufactured using 3D printing has excellent magnetic properties and does not require post-processing, so it can replace the C-type permanent magnet conventionally used in the domestic DC motor industry. It is to provide a manufacturing method and device for anisotropic 3D permanent magnets capable of mass-producing various three-dimensional anisotropic permanent magnets.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이방성 3D 영구자석의 제조 방법은,The manufacturing method of an anisotropic 3D permanent magnet according to the present invention for achieving the above object is,

자성분말 및 유기결합제를 혼합하여 마련된 피드스톡을 3D 프린터의 노즐을 경유시키면서 착자시켜 이방성 자력을 부여함과 동시에 3D 프린팅하여 이방성 3D 성형체를 마련하는 단계와,Preparing an anisotropic 3D molded body by magnetizing a feedstock prepared by mixing magnetic powder and an organic binder while passing through a nozzle of a 3D printer to impart anisotropic magnetic force and simultaneously 3D printing;

상기 이방성 3D 성형체 내에 존재하는 유기결합제를 제거하는 단계와,removing an organic binder present in the anisotropic 3D molded body;

상기 유기결합제가 제거된 이방성 3D 성형체를 소결하여 이방성 3D 영구자석을 완성하는 단계를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.A basic feature of the technical configuration is that an anisotropic 3D permanent magnet is completed by sintering the anisotropic 3D molded body from which the organic binder is removed.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이방성 3D 영구자석의 제조 장치는An anisotropic 3D permanent magnet manufacturing apparatus according to the present invention for achieving the above object is

모터에 축결합되어 배럴 속에서 회전되는 스크류와, 공급통으로부터 공급된 피드스톡을 상기 배럴 속의 상기 스크류로 안내하는 호퍼와, 상기 스크류의 회전에 의해 상기 배럴 속에서 하향되는 피드스톡을 히터로 융해시키면서 토출토록 하는 노즐을 포함하는 이방성 3D 영구자석의 제조 장치에 있어서,The screw coupled to the motor and rotated in the barrel, the hopper guiding the feedstock supplied from the supply tube to the screw in the barrel, and the feedstock downward in the barrel by the rotation of the screw are melted by a heater. In the manufacturing apparatus of an anisotropic 3D permanent magnet including a nozzle for discharging while discharging,

상기 히터의 외주연에 장착되어 상기 히터에 의해 융해되는 피드스톡을 착자시켜 이방성 자력을 부여하는 착자모듈을 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.A basic feature of the technical configuration is to include a magnetizing module mounted on the outer periphery of the heater and magnetizing the feedstock melted by the heater to give anisotropic magnetic force.

본 발명은 자성분말 및 유기결합제를 혼합하여 마련된 피드스톡을 3D 프린팅하면서 자장을 부여하여 이방성 3D 성형체를 만든 후 탈지 및 소결하여 이방성 3D 영구자석을 완성케 함으로써 후가공 없이 다양한 3차원 형상 및 복잡한 구조의 이방성 3D 영구자석을 제조할 수 있는 효과가 있다.The present invention applies a magnetic field while 3D printing a feedstock prepared by mixing magnetic powder and an organic binder to create an anisotropic 3D molded body, and then degreases and sinters it to complete an anisotropic 3D permanent magnet, thereby providing various three-dimensional shapes and complex structures without post-processing. There is an effect of manufacturing an anisotropic 3D permanent magnet.

본 발명은 3D 프린팅 과정에서 자기장 발생장치, 즉 착자모듈을 적용하여 이방성 3D 성형체를 제조한 후 탈지 및 소결하여 이방성 3D 영구자석을 완성함으로써 별도의 후가공을 거치지 않고서도 그대로 사용할 수 있는 효과가 있다.In the present invention, an anisotropic 3D molded body is manufactured by applying a magnetic field generator, that is, a magnetizing module, in a 3D printing process, and then degreased and sintered to complete an anisotropic 3D permanent magnet.

본 발명은 3D 프린팅을 이용하여 제조한 이방성 영구자석에 의해 자기특성이 우수하고 후가공이 필요 없으므로 국내 DC 모터 업계에서 종래 사용하여 오던 C형 영구자석을 대체할 수 있으며, 3D 프린팅을 사용하여 제조하였기 때문에 다양한 3차원의 이방성 영구자석에 대한 대량생산을 실현할 수 있는 효과가 있다.Since the anisotropic permanent magnet manufactured using 3D printing has excellent magnetic properties and does not require post-processing, the present invention can replace the C-type permanent magnet conventionally used in the domestic DC motor industry, and manufactured using 3D printing. Therefore, there is an effect of realizing mass production of various three-dimensional anisotropic permanent magnets.

도 1은 본 발명에 따른 이방성 3D 영구자석의 제조 방법을 나타내는 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 이방성 3D 영구자석의 제조 장치를 나타내는 구조도.1 is a flow chart showing a manufacturing method of an anisotropic 3D permanent magnet according to the present invention.
Figure 2 is a structural diagram showing an apparatus for manufacturing an anisotropic 3D permanent magnet according to the present invention.

본 발명에 따른 이방성 3D 영구자석의 제조 방법 및 그 장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명하기로 하고, 그 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이러한 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 더욱 잘 이해할 수 있게 된다.A method for manufacturing an anisotropic 3D permanent magnet according to the present invention and a preferred embodiment of the device will be described with reference to the drawings, and a plurality of examples may exist, and the purpose and characteristics of the present invention through these embodiments and better understand the benefits.

도 1은 본 발명에 따른 이방성 3D 영구자석의 제조 방법을 나타내는 흐름도이고, 도 2는 본 발명에 따른 이방성 3D 영구자석의 제조 장치를 나타내는 구조도이다.1 is a flow chart showing a method for manufacturing an anisotropic 3D permanent magnet according to the present invention, and FIG. 2 is a structural diagram showing an apparatus for manufacturing an anisotropic 3D permanent magnet according to the present invention.

본 발명에 따른 이방성 3D 영구자석의 제조 방법은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 (a) 자성분말 및 유기결합제를 혼합하여 마련된 피드스톡을 3D 프린터의 노즐(N)을 경유시키면서 착자시켜 이방성 자력을 부여함과 동시에 3D 프린팅하여 이방성 3D 성형체를 마련하는 단계와, (b) 이방성 3D 성형체 내에 존재하는 유기결합제를 제거하는 단계와, (c) 유기결합제가 제거된 이방성 3D 성형체를 소결하여 이방성 3D 영구자석을 완성하는 단계로 이루어져 자기 특성이 우수한 다양한 3차원 형상의 이방화된 영구자석을 제조할 수 있도록 한 것이다.As shown in FIGS. 1 and 2, the manufacturing method of an anisotropic 3D permanent magnet according to the present invention (a) magnetizes a feedstock prepared by mixing magnetic powder and an organic binder while passing through a nozzle N of a 3D printer to generate anisotropic Preparing an anisotropic 3D molded body by 3D printing while applying magnetic force, (b) removing the organic binder present in the anisotropic 3D molded body, (c) sintering the anisotropic 3D molded body from which the organic binder is removed It consists of a step to complete a 3D permanent magnet, so that it is possible to manufacture anisotropic permanent magnets in various three-dimensional shapes with excellent magnetic properties.

이때, 자성분말은 Sr-페라이트, Ba-페라이트, Al-Ni-Co, Nd-Fe-B 등의 이방성 영구자석용 분말을 적용할 수 있고, 결합제는 단일 성분계보다는 다성분계를 사용하는 것이 결합제 제거 공정에 유리하여 다성분계 유기결합제를 적용한다. 즉, 점도가 낮은 저분자량의 왁스류는 3D 프린팅시 노즐(N)을 통한 흐름성을 높이는데 효과적이며, 고분자 결합제는 이방성 3D 성형체 형태의 안정성을 유지시키는데 필요하여, 다성분계 유기결합제로서 저분자량의 왁스류와 고분자량의 폴리머를 함유할 수 있도록 한 것이다.At this time, as the magnetic powder powder, an anisotropic permanent magnet powder such as Sr-ferrite, Ba-ferrite, Al-Ni-Co, Nd-Fe-B, etc. can be applied, and it is better to use a multi-component binder rather than a single-component binder to remove the binder. It is advantageous for the process to apply a multi-component organic binder. That is, low-molecular-weight waxes with low viscosity are effective in increasing the flowability through the nozzle (N) during 3D printing, and high-molecular binders are necessary to maintain the stability of the anisotropic 3D molded body, so as a multi-component organic binder, low-molecular-weight of waxes and high molecular weight polymers.

구체적으로, 고분자량의 폴리머 결합제로서 저밀도폴리에틸렌, 고밀도폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌초산비닐공중합체 또는 폴리옥시메틸렌을 적용하여 3D 프린팅을 가능케 한다. 가소제 및 윤활제를 90∼150℃의 온도에서 30∼60분 동안 혼합한 후 결합제를 넣어 150∼200℃의 온도에서 30∼60분 동안 혼합하고 상온에서 냉각 및 건조시켜 유기결합제를 마련한 후, 이 유기결합제를 120∼190℃의 온도에서 용융한 후 자성분말을 넣고 40∼80분 동안 혼합하여 피드스톡을 마련한다.Specifically, 3D printing is made possible by applying low-density polyethylene, high-density polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymer or polyoxymethylene as a high molecular weight polymer binder. After mixing the plasticizer and the lubricant at a temperature of 90 to 150 ° C for 30 to 60 minutes, a binder was added and mixed at a temperature of 150 to 200 ° C for 30 to 60 minutes, cooled and dried at room temperature to prepare an organic binder, After the binder is melted at a temperature of 120 to 190 ° C, magnetic powder is added and mixed for 40 to 80 minutes to prepare a feed stock.

가소제 및 윤활제의 충분한 용융 및 혼합을 위해 미리 90∼150℃의 온도에서 30∼60분 동안 혼합한 후 결합제를 넣어 150∼200℃의 온도에서 30∼60분 동안 혼합하고 상온에서 냉각 및 건조시켜 유기결합제를 마련한 후 다시 자성분말과 더불어 유기결합제를 120∼190℃의 온도에서 40∼80분 동안 용융 혼합하여 피드스톡을 마련토록 한다.For sufficient melting and mixing of the plasticizer and lubricant, after mixing at a temperature of 90 to 150 ° C for 30 to 60 minutes in advance, add a binder, mix for 30 to 60 minutes at a temperature of 150 to 200 ° C, cool and dry at room temperature, and organic After preparing the binder, the magnetic powder and the organic binder are melt-mixed at a temperature of 120 to 190 ° C. for 40 to 80 minutes to prepare a feedstock.

바람직하게, 자성분말 55∼65Vol.％에 유기결합제 35∼45Vol.％를 혼합시킨 피드스톡을 마련한다. 피드스톡에서 자성분말의 함량이 55Vol.％ 이하이면 제거할 결합제의 양이 상대적으로 많은 관계로 결합제 제거 후, 이방성 3D 성형체의 강도가 불충분해지고, 소결시 충분한 소결밀도를 얻기 어려운 단점이 있다. 한편, 자성분말의 함량이 65 Vol.％ 이상이면 점도가 증가하여 피드스톡 제조시 균일한 혼합을 이루기가 어렵고, 또한 자장 중에서의 3D 프린팅 시 자성분말의 배향도의 감소함에 따른 자기특성이 저하되는 단점을 갖고 있다.Preferably, feedstock is prepared by mixing 35 to 45 vol.% of an organic binder with 55 to 65 vol.% of magnetic powder. If the content of magnetic powder in the feedstock is 55 Vol.% or less, the amount of binder to be removed is relatively large, so after removing the binder, the strength of the anisotropic 3D molded body becomes insufficient, and it is difficult to obtain sufficient sintering density during sintering. On the other hand, if the content of the magnetic powder is 65 Vol.% or more, the viscosity increases, making it difficult to achieve uniform mixing in the manufacture of feedstock, and also the magnetic properties deteriorate due to the decrease in the orientation of the magnetic powder during 3D printing in a magnetic field. has

이와 같이 자성분말과 다성분계 유기결합제를 혼합한 피드스톡을 구성하는 제1성분은 헵탄, 펜탄, 톨루엔, 메틸 에틸 케톤 용매에 용해 가능한 파라핀 왁스, 아미드 왁스, 비스(bees) 왁스, 미세결정성 왁스와 증류수에 용해 가능한 수용성 왁스, 폴리비닐알콜 등일 수 있다. 다음으로, 자성분말과 다성분계 유기결합제를 혼합한 피드스톡을 구성하는 제2성분은 용매에 용해되지 않는 카누바(canauba) 왁스, 폴리에틸렌 왁스 등일 수 이다. 그리고 자성분말과 다성분계 유기결합제를 혼합한 피드스톡을 구성하는 제3성분은 폴리프로필렌(PP), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 에틸렌 비닐아세테이트(EVA), 나일론 등의 고분자 결합제일 수 있다.The first component constituting the feedstock, which is a mixture of magnetic powder and a multi-component organic binder, is paraffin wax, amide wax, bees wax, and microcrystalline wax soluble in heptane, pentane, toluene, and methyl ethyl ketone solvents. and water-soluble wax, polyvinyl alcohol, etc., which are soluble in distilled water. Next, the second component constituting the feedstock mixed with the magnetic powder and the multi-component organic binder may be canauba wax, polyethylene wax, etc., which are not soluble in the solvent. And the third component constituting the feedstock, which is a mixture of magnetic powder and a multi-component organic binder, is a polymer bond such as polypropylene (PP), low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), ethylene vinyl acetate (EVA), and nylon can be the best

자성분말 및 유기결합제를 혼합하여 필라멘트 또는 펠렛화시킨 피드스톡을 이용하여 이방화가 가능하게 제작된 이방성 3D 성형체를 제조한다. 3D 프린팅 조건은 노즐(N)의 온도, 출력 속도, 적층 높이를 조절하여 결정한다. 노즐(N)의 온도는 유기결합제의 분해 온도 이하이어야 하는데, 유기결합제의 조성에 따라 100∼200℃의 온도 범위이다. 특히 본 발명에서는 복잡한 삼차원 구조의 이방성 3D 영구자석을 3D 프린팅으로 제조할 수 있어 바람직하게 된다. An anisotropic 3D molded body manufactured to be anisotropic is prepared using a filament or pelletized feedstock by mixing magnetic powder and an organic binder. 3D printing conditions are determined by adjusting the temperature of the nozzle (N), the output speed, and the stacking height. The temperature of the nozzle N should be equal to or lower than the decomposition temperature of the organic binder, which is in the range of 100 to 200°C depending on the composition of the organic binder. In particular, in the present invention, an anisotropic 3D permanent magnet having a complex three-dimensional structure can be manufactured by 3D printing, which is preferable.

한편, 본 발명에 따른 이방성 3D 영구자석의 제조 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 모터(M)에 축결합되어 배럴(B) 속에서 회전되는 스크류(S)와, 공급통(T)으로부터 공급된 피드스톡을 배럴(B) 속의 스크류(S)로 안내하는 호퍼(P)와, 스크류(S)의 회전에 의해 배럴(B) 속에서 하향되는 피드스톡을 히터(H)로 융해시키면서 토출토록 하는 노즐(N)을 포함하고, 특히 히터(H)의 외주연에 장착되어 히터(H)에 의해 융해되는 피드스톡을 착자시켜 이방성 자력을 부여하는 착자모듈(D)을 핵심구성으로 포함하며, 이때, 착자모듈(D)은 영구자석 또는 전자마그넷일 수 있다.On the other hand, the manufacturing apparatus of the anisotropic 3D permanent magnet according to the present invention, as shown in Figure 2, the screw (S) coupled to the motor (M) is rotated in the barrel (B), supply from the supply tube (T) The hopper (P) guides the feedstock to the screw (S) in the barrel (B), and the feedstock (P), which is lowered in the barrel (B) by the rotation of the screw (S), is melted by the heater (H) and discharged. and a magnetizing module (D) mounted on the outer periphery of the heater (H) to magnetize the melted feedstock by the heater (H) to give anisotropic magnetic force as a core component, At this time, the magnetizing module D may be a permanent magnet or an electromagnetic magnet.

본 발명에서는 구성의 간소화를 위하여 히터에 의해 용융된 피드스톡이 이동하는 부분에 자기장 발생장치, 즉 착자모듈(D)을 설치하여 피드스톡을 필요한 형태로 이방화시킨 후 연속적으로 3D 프린팅할 수 있도록 한다. 3D 프린팅은 다양한 삼차원 형상의 3D 물체, 즉 이방성 3D 성형체를 대량 생산할 수 있고, 이후 탈지 및 소결시켜 이방성 3D 영구자석을 완성할 수 있어 바람직하게 된다.In the present invention, in order to simplify the configuration, a magnetic field generator, that is, a magnetizing module (D) is installed in the part where the feedstock melted by the heater moves, so that the feedstock is anisotropic in the required form and then continuously 3D printed. do. 3D printing is preferable because it can mass-produce 3D objects of various three-dimensional shapes, that is, anisotropic 3D molded bodies, and then degrease and sinter them to complete anisotropic 3D permanent magnets.

본 발명의 방법 중 저분자량의 왁스류와 고분자 폴리머의 결합제 제거 공정에서는 용매추출법, 열분해법, 초임계유체법 등의 공지 방법을 이용하여 3D 프린팅된 이방성 3D 성형체 내의 결합제 성분을 제거할 수 있도록 한다.Among the methods of the present invention, in the step of removing the binder of low molecular weight waxes and high molecular weight polymers, known methods such as solvent extraction, thermal decomposition, and supercritical fluid method are used to remove the binder component in the 3D printed anisotropic 3D molded body. .

결합제 성분 중 저온에서 제거되는 성분을 용매추출법으로 제거하여 3D 프린팅된 이방성 3D 성형체의 표면에 기공을 형성한 후, 최종 단계로서 열분해법으로 잔류 고분자 폴리머 결합제를 제거하는 혼합 공정이 효과적이다. 열분해법만으로 저분자량 왁스 및 고분자 폴리머 다성분계 유기결합제를 제거하는 경우에는 결함을 방지하기 위하여 1℃/시간 정도의 낮은 승온속도가 필요하므로 결합제 제거 시간이 많이 걸리는 단점을 가지고 있기 때문에 용매추출법과 열분해법을 적절하게 조합하여 사용한다.Among the binder components, a mixing process in which components removed at a low temperature are removed by solvent extraction to form pores on the surface of the 3D printed anisotropic 3D molded body, and then, as a final step, pyrolysis is used to remove the residual polymer binder. In the case of removing low-molecular-weight wax and high-molecular-weight polymer multi-component organic binders only by thermal decomposition, a low heating rate of about 1°C/hour is required to prevent defects, so it takes a lot of time to remove the binder, so solvent extraction and thermal decomposition Use the right combination of laws.

용매추출법은 다성분계 유기결합제 중에서 한 성분을 용매로 제거한 후 이방성 3D 성형체의 표면에 기공을 형성하는 방법인데, 용매 추출 성분은 헵탄, 헥산, 펜탄, 톨루엔 등 용매에 용해 가능한 파라핀 왁스, 아미드 왁스, 비스 왁스, 미세결정성 왁스로서 이들 조성은 전체 다성분 결합제 성분에서 30％ 이상이어야 연속적으로 이방성 3D 성형체의 표면에 기공이 형성되고 유기결합제 제거시 결함이 발생하지 않는다. 열분해법은 고분자 폴리머의 결합제 조성, 결합제 제거 시간, 제거 온도, 승온속도 및 가열 탈지의 분위기를 변화시키면서 수행한다. 사용된 자성분말이 산화물인 페라이트 계통의 경우 N2 분위기에서 가열탈지를 하며, 금속 계통인 Al-Ni-Co, Nd-Fe-B 자성 분말의 경우 H2 분위기에서 가열 탈지를 한다.The solvent extraction method is a method of forming pores on the surface of an anisotropic 3D molded body after removing one component from a multi-component organic binder with a solvent. The solvent extraction component is paraffin wax, amide wax, As bis wax and microcrystalline wax, these compositions should be 30% or more of the total multi-component binder components so that pores are continuously formed on the surface of the anisotropic 3D molded body and defects do not occur when the organic binder is removed. The thermal decomposition method is performed while changing the binder composition of the polymer, the binder removal time, the removal temperature, the heating rate, and the heat degreasing atmosphere. In the case of ferrite type magnetic powder used as an oxide, heat degreasing is performed in an N 2 atmosphere, and in the case of metal type Al-Ni-Co and Nd-Fe-B magnetic powders, heat degreasing is performed in an H 2 atmosphere.

용매추출법 및 가열탈지법에 의해서 결합제가 제거된 이방성 3D 성형체는 소결로에서 사용된 이방성 자성분말에 따른 소결 조건에서 1,000∼1,500℃의 온도 범위에서 소결 처리한다. 또한 각각 적용된 자성분말 특성에 따라 소결시 N2, H2 진공 분위기를 사용한다. 소결된 이방성 영구자석은 3D 프린팅 과정에서 자기장 발생장치, 즉 착자모듈(D)을 적용하여 이방성 3D 성형체를 제조한 후 소결하여 이방성 3D 영구자석을 완성함으로써 별도의 후가공을 거치지 않고 그대로 사용할 수 있어 바람직하게 된다.The anisotropic 3D molded body from which the binder is removed by the solvent extraction method and the heating degreasing method is sintered at a temperature range of 1,000 to 1,500 ° C under sintering conditions according to the anisotropic magnetic powder used in the sintering furnace. In addition, N 2 and H 2 vacuum atmospheres are used during sintering according to the characteristics of each applied magnetic powder. The sintered anisotropic permanent magnet is preferable because it can be used as it is without additional post-processing by manufacturing an anisotropic 3D molded body by applying a magnetic field generator, that is, a magnetizing module (D), in the 3D printing process and then sintering to complete an anisotropic 3D permanent magnet. will do

이와 같은 3D 프린팅을 이용하여 제조한 이방성 영구자석은 자기특성이 우수하고 후가공이 필요 없으므로, 국내 DC 모터 업계에서 종래 사용하여 오던 C형 영구자석을 대체할 수 있으며, 3D 프린팅을 사용하여 제조하였기 때문에 다양한 3차원의 이방성 영구자석에 대한 대량생산을 가능하게 하는 것이다.Anisotropic permanent magnets manufactured using 3D printing have excellent magnetic properties and do not require post-processing, so they can replace C-type permanent magnets conventionally used in the domestic DC motor industry. It is to enable mass production of various three-dimensional anisotropic permanent magnets.

한편, 상기 (a) 단계에서 피드스톡은 가소제 및 윤활제를 90∼150℃의 온도에서 30∼60분 동안 혼합한 후 유기결합제를 넣어 150∼200℃의 온도에서 30∼60분 동안 혼합하고 상온에서 냉각 및 건조시켜 유기결합제를 마련한 후, 이 유기결합제를 120∼190℃ 의 온도에서 용융한 후 자성분말을 넣고 40∼80분 동안 혼합하여 마련되고, 나아가, 상기 (a) 단계에서 자성분말은 55∼65Vol.％이고, 다성분계 유기결합제는 35∼45Vol.％인 것을 특징으로 할 수 있댜.On the other hand, in the step (a), the feedstock is prepared by mixing a plasticizer and a lubricant at a temperature of 90 to 150 ° C for 30 to 60 minutes, then adding an organic binder and mixing at a temperature of 150 to 200 ° C for 30 to 60 minutes, and at room temperature After cooling and drying to prepare an organic binder, the organic binder is melted at a temperature of 120 to 190 ° C, and then magnetic powder is added and mixed for 40 to 80 minutes. -65 Vol.%, and the multi-component organic binder may be characterized as 35-45 Vol.%.

이때, 자성분말은 Sr-페라이트, Ba-페라이트, Al-Ni-Co 및 Nd-Fe-B 이방성 자성 분말 중 어느 하나 또는 둘 이상으로 이루어질 수 있음은 물론이고, 다성분계 유기결합제는 ⓐ 헵탄, 펜탄, 톨루엔 또는 메틸에틸케톤의 유기용매에 용해 가능한 파라핀 왁스, 아미드 왁스, 비스 왁스 및 미결정성 왁스, 증류수에 용해 가능한 수용성 왁스 및 폴리비닐알콜로 이루어진 군으로부터 선택된 제1결합제 성분과; ⓑ 유기용매 및 증류수에 용해되지 않는 카누바 왁스 및 폴리에틸렌 왁스 중에서 선택된 제2결합제 성분과; ⓒ 폴리프로필렌, 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐아세테이트, 및 나일론으로 이루어진 군으로부터 선택된 제3결합제 성분 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.At this time, the magnetic powder powder may be composed of any one or two or more of Sr-ferrite, Ba-ferrite, Al-Ni-Co, and Nd-Fe-B anisotropic magnetic powder, and the multi-component organic binder is ⓐ heptane, pentane a first binder component selected from the group consisting of paraffin wax, amide wax, bis wax and microcrystalline wax soluble in organic solvents such as toluene or methyl ethyl ketone, water-soluble wax soluble in distilled water, and polyvinyl alcohol; ⓑ a second binder component selected from canuba wax and polyethylene wax that are insoluble in organic solvents and distilled water; It may be any one selected from the third binder component selected from the group consisting of ⓒ polypropylene, low density polyethylene, high density polyethylene, ethylene vinyl acetate, and nylon.

[실시예 1] [Example 1]

상기 (a) 단계에서 피드스톡은 자성분말로서 평균 입도 0.1 내지 20㎛의 이방성 Sr-페라이트 분말을 사용하고, 유기결합제로서 파라핀, 왁스/카누바, 왁스/고밀도 폴리에틸렌(30:30:40중량％)의 다성분계 유기결합제를 사용하며, 이들 자성분말과 다성분계 유기결합제의 함량비는 87:13중량％로서 건조한 후 130℃/시간의 조건으로 혼합하여 제조되는 펠렛으로 이루어지고, 이 펠렛을 노즐온도 100∼200℃의 온도에서 착자시키면서 3D 프린팅하여 이방성 3D 성형체를 마련하는 것으로 이루어지고, 상기 (b) 단계는 이방성 3D 성형체를 30∼70℃의 헵탄 용매 중에서 3시간 동안 유지시켜 파라핀 왁스 성분을 제거하고, 잔류하는 유기결합제가 결함없이 빠르게 제거되도록 이방성 3D 성형체의 표면에 개공을 형성시키고, N2 분위기 하에서 0.5 내지 1.0℃/분의 승온속도로 600∼1,000℃까지 10 내지 20시간 동안 가열하여 잔류하는 유기결합제인 카누바 왁스/고밀도 폴리에틸렌 성분을 제거하는 것으로 이루어지고, 상기 (c) 단계는 유기결합제가 제거된 이방성 3D 성형체를 1,000∼1,600℃의 온도에서 소결 처리하여 이방성 3D 영구자석을 완성하는 것으로 이루어질 수 있고, 이와 같은 방법으로 제조된 이방성 3D 영구자석, 예를 들어 이방성 링형 Sr-페라이트 영구자석의 표면 자속 밀도를 가우스 메터(Gauss meter)를 이용하여 측정하였는데, 극방향에서의 표면 자속밀도는 1700G로서 가공 후 조각으로 접착하여 제조한 기존의 소결자석보다 300 내지 400G 더 높았다. 직류 자화 이력 곡선 장치를 이용하여 측정된 잔류 자속밀도는 4kG, 보자력은 4 kOe이었다.In the step (a), the feedstock uses anisotropic Sr-ferrite powder with an average particle size of 0.1 to 20㎛ as magnetic powder, and paraffin, wax/canuba, wax/high-density polyethylene (30:30:40% by weight) as an organic binder. ) using the multi-component organic binder, and the content ratio of these magnetic powder and the multi-component organic binder is 87:13% by weight, and it is made of pellets prepared by drying and mixing under the condition of 130 ° C / hour, and the pellets are mixed with a nozzle It consists of preparing an anisotropic 3D molded body by 3D printing while magnetizing at a temperature of 100 to 200 ° C, and the step (b) maintains the anisotropic 3D molded body in a heptane solvent at 30 to 70 ° C. After removal, pores are formed on the surface of the anisotropic 3D molded body so that the remaining organic binder is quickly removed without defects, and heated for 10 to 20 hours to 600 to 1,000 ° C at a heating rate of 0.5 to 1.0 ° C / min in an N 2 atmosphere. It consists of removing the remaining organic binder, Kanuba wax/high density polyethylene component, and in step (c), the anisotropic 3D molded body from which the organic binder is removed is sintered at a temperature of 1,000 to 1,600 ° C to complete an anisotropic 3D permanent magnet The surface magnetic flux density of the anisotropic 3D permanent magnet manufactured in this way, for example, the anisotropic ring-shaped Sr-ferrite permanent magnet, was measured using a Gauss meter, and the surface magnetic flux in the pole direction The density was 1700G, which was 300 to 400G higher than that of conventional sintered magnets manufactured by bonding into pieces after processing. The residual magnetic flux density measured using the DC magnetization hysteresis curve device was 4 kG and the coercive force was 4 kOe.

[실시예 2][Example 2]

상기 (A) 단계에서 피드스톡은 자성분말로서 평균 입도 0.1 내지 20㎛의 이방성 Ba-페라이트 분말을 사용하고, 유기결합제로서 수용성 왁스/카누바 왁스/폴리프로필렌(40:30:30중량％)의 다성분계 유기결합제를 사용하며, 이들 자성분말과 다성분계 유기결합제의 함량비를 85:15중량％로서 건조한 후 160℃/시간의 조건으로 혼합하여 제조된 펠렛으로 이루어지고, 이 펠렛을 100∼200℃의 온도에서 착자시키면서 3D 프린팅하여 이방성 3D 성형체를 마련하는 것으로 이루어지고, 상기 (b) 단계는 이방성 3D 성형체를 30∼80℃의 증류수 중에서 3시간 동안 유지시켜 수용성 왁스 성분을 제거하고, 이방성 3D 성형체 평균 입도 1㎛의 알루미나 분말 속에 넣어서 N2 분위기 하에서 0.5 내지 1.0℃/분의 승온속도로 600∼1,000℃까지 10 내지 20시간 동안 가열하여 잔류하는 유기결합제인 카누바 왁스/고밀도 폴리에틸렌 성분을 제거하는 것으로 이루어지고, 상기 (c) 단계는 유기결합제가 제거된 이방성 3D 성형체를 1,000∼1,600℃의 온도에서 1시간 동안 소결 처리하여 이방성 3D 영구자석을 완성하는 것으로 이루어질 수 있고, 이와 같은 방법으로 제조된 이방성 3D 영구자석, 예를 들어 링형 Ba-페라이트 영구자석의 잔류 자속밀도는 3.8 kG, 보자력은 2.3 kOe이었다.In the step (A), the feedstock uses anisotropic Ba-ferrite powder having an average particle size of 0.1 to 20 μm as magnetic powder, and water-soluble wax/carnuba wax/polypropylene (40:30:30% by weight) as an organic binder. A multi-component organic binder is used, and the content ratio of the magnetic powder and the multi-component organic binder is 85:15% by weight, dried, and then mixed under the condition of 160 ° C / hour. It consists of preparing an anisotropic 3D molded body by 3D printing while magnetizing at a temperature of ° C., wherein step (b) maintains the anisotropic 3D molded body in distilled water at 30 to 80 ° C. for 3 hours to remove the water-soluble wax component, and anisotropic 3D molded body The molded body is placed in alumina powder with an average particle size of 1 μm and heated to 600 to 1,000 ° C for 10 to 20 hours at a heating rate of 0.5 to 1.0 ° C / min in an N 2 atmosphere to remove the remaining organic binder, Carnuba wax / high-density polyethylene component. The step (c) may be performed by sintering the anisotropic 3D molded body from which the organic binder is removed at a temperature of 1,000 to 1,600 ° C. for 1 hour to complete the anisotropic 3D permanent magnet. The residual magnetic flux density of the anisotropic 3D permanent magnet, for example, the ring-type Ba-ferrite permanent magnet, was 3.8 kG and the coercive force was 2.3 kOe.

[실시예 3][Example 3]

상기 (A) 단계에서 피드스톡은 자성분말로서 평균 입도 0.1 내지 20㎛의 이방성Al-Ni-Co 분말을 사용하고, 유기결합제로서 비스 왁스/폴리에틸렌 왁스/저밀도 폴리에틸렌(35:30:35중량％)의 다성분계 유기결합제를 사용하며, 이들 자성분말과 다성분계 유기결합제의 함량비는 80:20중량％로서 건조한 후 120℃/시간의 조건으로 혼합하여 제조된 펠렛으로 이루어지고, 이 펠렛을 노즐온도 100∼200℃의 온도에서 착자시키면서 3D 프린팅하여 이방성 3D 성형체를 마련하는 것으로 이루어지고, 상기 (b) 단계는 이방성 3D 성형체를 30∼80℃의 펜탄용매 중에서 3시간 동안 유지시켜서 비스 왁스 성분을 제거하고, 이방성 3D 성형체의 표면에 개공을 형성시키고, H2 분위기 하에서 0.5 내지 1.0℃/분의 승온속도로 600∼1,000℃까지 10 내지 20시간 동안 가열하여 잔류하는 결합제인 폴리에틸렌 왁스/저밀도 폴리에틸렌 성분을 제거하는 것으로 이루어지고, 상기 (c) 단계는 유기결합제가 제거된 이방성 3D 성형체를 1,000∼1,600℃의 온도에서 1시간 동안 Ar 분위기 하에서 소결 처리하고 800℃의 온도로 열처리하여 이방성 3D 영구자석을 완성하는 것으로 이루어질 수 있고, 이와 같은 방법으로 제조된 이방성 3D 영구자석, 예를 들어 이방성 Al-Ni-Co 영구 자석의 자기 특성은 잔류 자속밀도 10kG, 보자력은 1kOe이었다.In the step (A), the feedstock uses anisotropic Al-Ni-Co powder with an average particle size of 0.1 to 20 μm as magnetic powder, and bis wax / polyethylene wax / low density polyethylene (35:30:35% by weight) as an organic binder. The multi-component organic binder is used, and the content ratio of these magnetic powder and the multi-component organic binder is 80:20% by weight, and is made of pellets prepared by mixing at 120 ° C / hour after drying, and the pellets are mixed at a nozzle temperature It consists of preparing an anisotropic 3D molded body by 3D printing while being magnetized at a temperature of 100 to 200 ° C. and forming pores on the surface of the anisotropic 3D molded body, heating it to 600 to 1,000 ° C for 10 to 20 hours at a heating rate of 0.5 to 1.0 ° C / min in an H 2 atmosphere to remove the remaining binder, polyethylene wax / low-density polyethylene component. In the step (c), the anisotropic 3D molded body from which the organic binder is removed is sintered at a temperature of 1,000 to 1,600 ° C for 1 hour in an Ar atmosphere and heat treated at a temperature of 800 ° C to complete the anisotropic 3D permanent magnet. The magnetic properties of the anisotropic 3D permanent magnet manufactured in this way, for example, the anisotropic Al-Ni-Co permanent magnet, were a residual magnetic flux density of 10 kG and a coercive force of 1 kOe.

[실시예 4][Example 4]

상기 (A) 단계에서 피드스톡은 자성분말로서 평균 입도 0.1 내지 20㎛의 이방성 Nd-Fe-B 분말을 사용하고, 유기결합제로는 파라핀 왁스/에틸렌 비닐 아세테이트(50:50중량％)의 2성분계인 다성분계 유기결합제를 사용하며, 이들 자성분말과 다성분계 유기결합제의 함량비는 90:10중량％로서 건조한 후 130℃/시간의 조건으로 혼합하여 제조된 펠렛으로 이루어지고, 이 펠렛을 노즐온도 100∼200℃의 온도에서 착자시키면서 3D 프린팅하여 이방성 3D 성형체를 마련하는 것으로 이루어지고, 상기 (b) 단계는 이방성 3D 성형체를 70℃의 톨루엔 용매 중에서 6시간 동안 유지시켜 파라핀 왁스 성분을 제거하고, 이방성 3D 성형체의 표면에 개공을 형성시키고, H2 분위기 하에서 0.5 내지 1.0℃/분의 승온 속도로 600∼1,000℃까지 10 내지 20시간 동안 가열하여 잔류하는 유기결합제인 에틸렌비닐 아세테이트 성분을 제거하는 것으로 이루어지고, 상기 (c) 단계는 유기결합제가 제거된 3D 성형체를 1,000∼1,600℃의 온도에서 1시간 동안 진공 중에서 소결 처리한 후 600℃에서 1시간 동안 열처리하여 이방성 3D 영구자석을 완성하는 것으로 이루어질 수 있고, 이와 같은 방법으로 제조된 이방성 3D 영구자석, 예를 들어 링형 Nd-Fe-B 영구 자석의 자기특성은 잔류 자속밀도 12kG, 보자력은 10 kOe이었다.In step (A), the feedstock uses anisotropic Nd-Fe-B powder with an average particle size of 0.1 to 20㎛ as magnetic powder, and a two-component system of paraffin wax/ethylene vinyl acetate (50:50% by weight) as an organic binder. Phosphorus multi-component organic binder is used, and the content ratio of these magnetic powder and multi-component organic binder is 90:10% by weight, and is made of pellets prepared by mixing at 130 ° C / hour after drying, and the pellets are mixed at a nozzle temperature It consists of preparing an anisotropic 3D molded body by 3D printing while magnetizing at a temperature of 100 to 200 ° C. The step (b) maintains the anisotropic 3D molded body in a toluene solvent at 70 ° C. for 6 hours to remove the paraffin wax component, A hole is formed on the surface of the anisotropic 3D molded body and heated to 600 to 1,000 ° C for 10 to 20 hours at a heating rate of 0.5 to 1.0 ° C / min in an H 2 atmosphere to remove the remaining organic binder, ethylene vinyl acetate component. In the step (c), the 3D molded body from which the organic binder is removed is sintered in vacuum at a temperature of 1,000 to 1,600 ° C for 1 hour, and then heat treated at 600 ° C for 1 hour to complete the anisotropic 3D permanent magnet. The magnetic properties of the anisotropic 3D permanent magnet manufactured in this way, for example, the ring-shaped Nd-Fe-B permanent magnet, were a residual magnetic flux density of 12 kG and a coercive force of 10 kOe.

[실시예 5][Example 5]

본 발명에 따른 이방성 3D 영구자석의 제조 방법의 실시예에서는 연속 압출기를 사용하는 분말 압출 성형에 의하여 긴 파이프(pipe) 형태의 이방성 3D 성형체를 연속적으로 제조하였다. 연속 압출기 내의 가소화 지역과 용융물 이동 지역에 자장 장치를 설치하여 이방성 3D 성형체를 필요한 형태로 이방화시켰다. 압출기의 다이 바깥 부분에 절단(cutting) 장치를 설치하여 이방성 3D 성형체를 필요한 크기로 연속적으로 절단하였다. 성형 온도는 결합제의 조성에 따라 150 내지 200℃ 온도 범위로 조절하였다. 그 외의 혼합공정, 결합제 제거 공정, 소결 공정은 실시예 1 내지 4의 공정과 동일하게 수행하였다. 이와 같이 분말 압축 성형에 의하여 영구 자석을 제조하는 방법은 길이가 긴 실린더 형태일 경우에만 분말 사출 성형에 비하여 단위 시간 당 대량 생산성이 우수하였다.In an embodiment of the manufacturing method of the anisotropic 3D permanent magnet according to the present invention, an anisotropic 3D molded body in the form of a long pipe was continuously manufactured by powder extrusion using a continuous extruder. The anisotropic 3D molded body was anisotropic in the required shape by installing a magnetic field device in the plasticization area and the melt movement area in the continuous extruder. A cutting device was installed outside the die of the extruder to continuously cut the anisotropic 3D molded body into a required size. The molding temperature was adjusted to a temperature range of 150 to 200° C. depending on the composition of the binder. Other mixing processes, binder removal processes, and sintering processes were performed in the same manner as in Examples 1 to 4. As described above, the method of manufacturing a permanent magnet by powder compression molding is superior in mass productivity per unit time compared to powder injection molding only when the permanent magnet is in the form of a long cylinder.

본 발명은 3D 프린팅을 이용하여 이방성 3D 영구자석를 제조하는 산업 분야에 이용 가능하다.The present invention can be used in the industrial field of manufacturing anisotropic 3D permanent magnets using 3D printing.

M : 모터 B : 배럴
S : 스크류 T : 공급통
P : 호퍼 H : 히터
N : 노즐 D : 착자모듈M: Motor B: Barrel
S : screw T : supply cylinder
P : Hopper H : Heater
N: Nozzle D: Magnetizing module

Claims (14)

(a) 자성분말 및 유기결합제를 혼합하여 마련된 피드스톡을 3D 프린터의 노즐을 경유시키면서 착자시켜 이방성 자력을 부여함과 동시에 3D 프린팅하여 이방성 3D 성형체를 마련하는 단계와,
(b) 상기 이방성 3D 성형체 내에 존재하는 유기결합제를 제거하는 단계와,
(c) 상기 유기결합제가 제거된 이방성 3D 성형체를 소결하여 이방성 3D 영구자석을 완성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이방성 3D 영구자석의 제조 방법.(a) magnetizing a feedstock prepared by mixing magnetic powder and an organic binder while passing through a nozzle of a 3D printer to impart anisotropic magnetic force and at the same time 3D printing to prepare an anisotropic 3D molded body;
(b) removing the organic binder present in the anisotropic 3D molded body;
(c) sintering the anisotropic 3D molded body from which the organic binder is removed to complete the anisotropic 3D permanent magnet. 제1항에 있어서,
상기 (b) 단계는 용매 추출법, 열분해법, 초입계유체법 중 어느 하나 또는 둘 이상의 방법에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 이방성 3D 영구자석의 제조 방법.According to claim 1,
Step (b) is a method for producing an anisotropic 3D permanent magnet, characterized in that carried out by any one or two or more methods of solvent extraction, thermal decomposition, supergranular fluid method. 제1항에 있어서,
상기 유기결합제는 다성분계 유기결합제인 것을 특징으로 하는 이방성 3D 영구자석의 제조 방법.According to claim 1,
The method of manufacturing an anisotropic 3D permanent magnet, characterized in that the organic binder is a multi-component organic binder. 제3항에 있어서,
상기 다성분계유기결합제는 저분자량의 왁스류 및 고분자량의 폴리머를 함유하는 것을 특징으로 하는 이방성 3D 영구자석의 제조 방법.According to claim 3,
The method of manufacturing an anisotropic 3D permanent magnet, characterized in that the multi-component organic binder contains low molecular weight waxes and high molecular weight polymers. 제1항 내지 제4항 중 어는 한 항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 상기 피드스톡은 가소제 및 윤활제를 90∼150℃의 온도에서 30∼60분 동안 혼합한 후 상기 유기결합제를 넣어 150∼200℃의 온도에서 30∼60분 동안 혼합하고 상온에서 냉각 및 건조시켜 유기결합제를 마련한 후, 이 유기결합제를 120∼190℃ 의 온도에서 용융한 후 상기 자성분말을 넣고 40∼80분 동안 혼합하여 마련되는 것을 특징으로 하는 이방성 3D 영구자석의 제조 방법.According to any one of claims 1 to 4,
In the step (a), the feedstock is mixed with a plasticizer and a lubricant at a temperature of 90 to 150 ° C. for 30 to 60 minutes, then the organic binder is added and mixed at a temperature of 150 to 200 ° C. for 30 to 60 minutes, and at room temperature After cooling and drying to prepare an organic binder, the organic binder is melted at a temperature of 120 to 190 ° C., and then the magnetic powder is added and mixed for 40 to 80 minutes. 제3항에 있어서,
상기 (a) 단계에서
상기 자성분말은 55∼65Vol.％이고,
상기 다성분계 유기결합제는 35∼45Vol.％인 것을 특징으로 하는 이방성 3D 영구자석의 제조 방법.According to claim 3,
In step (a) above
The magnetic powder is 55 to 65 vol.%,
The method for producing an anisotropic 3D permanent magnet, characterized in that the multi-component organic binder is 35 to 45 Vol.%. 제1항에 있어서,
상기 자성분말은 Sr-페라이트, Ba-페라이트, Al-Ni-Co 및 Nd-Fe-B 이방성 자성 분말 중 어느 하나 또는 둘 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이방성 3D 영구자석의 제조 방법.According to claim 1,
The magnetic powder powder is an anisotropic 3D permanent magnet manufacturing method, characterized in that consisting of any one or two or more of Sr-ferrite, Ba-ferrite, Al-Ni-Co and Nd-Fe-B anisotropic magnetic powder. 제3항에 있어서,
상기 다성분계 유기결합제는 ⓐ 헵탄, 펜탄, 톨루엔 또는 메틸에틸케톤의 유기용매에 용해 가능한 파라핀 왁스, 아미드 왁스, 비스 왁스 및 미결정성 왁스, 증류수에 용해 가능한 수용성 왁스 및 폴리비닐알콜로 이루어진 군으로부터 선택된 제1결합제 성분과; ⓑ 유기용매 및 증류수에 용해되지 않는 카누바 왁스 및 폴리에틸렌 왁스 중에서 선택된 제2결합제 성분과; ⓒ 폴리프로필렌, 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐아세테이트, 및 나일론으로 이루어진 군으로부터 선택된 제3결합제 성분 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이방성 3D 영구자석의 제조 방법.According to claim 3,
The multi-component organic binder is selected from the group consisting of paraffin wax, amide wax, bis wax and microcrystalline wax soluble in organic solvents such as heptane, pentane, toluene or methyl ethyl ketone, water-soluble wax soluble in distilled water, and polyvinyl alcohol. a first binder component; ⓑ a second binder component selected from canuba wax and polyethylene wax that are insoluble in organic solvents and distilled water; ⓒ Polypropylene, low density polyethylene, high density polyethylene, ethylene vinyl acetate, and a method for producing an anisotropic 3D permanent magnet, characterized in that any one selected from the third binder component selected from the group consisting of nylon. 제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 상기 피드스톡은 자성분말로서 평균 입도 0.1 내지 20㎛의 이방성 Sr-페라이트 분말을 사용하고, 유기결합제로서 파라핀, 왁스/카누바, 왁스/고밀도 폴리에틸렌(30:30:40중량％)의 다성분계 유기결합제를 사용하며, 이들 자성분말과 다성분계 유기결합제의 함량비는 87:13중량％로서 건조한 후 130℃/시간의 조건으로 혼합하여 제조되는 펠렛으로 이루어지고, 이 펠렛을 노즐온도 100∼200℃의 온도에서 착자시키면서 3D 프린팅하여 상기 이방성 3D 성형체를 마련하는 것으로 이루어지고,
상기 (b) 단계는 상기 이방성 3D 성형체를 30∼70℃의 헵탄 용매 중에서 3시간 동안 유지시켜 파라핀 왁스 성분을 제거하고, 잔류하는 유기결합제가 결함없이 빠르게 제거되도록 상기 이방성 3D 성형체의 표면에 개공을 형성시키고, N2 분위기 하에서 0.5 내지 1.0℃/분의 승온속도로 600∼1,000℃까지 10 내지 20시간 동안 가열하여 잔류하는 유기결합제인 카누바 왁스/고밀도 폴리에틸렌 성분을 제거하는 것으로 이루어지고,
상기 (c) 단계는 유기결합제가 제거된 상기 이방성 3D 성형체를 1,000∼1,600℃의 온도에서 소결 처리하여 상기 이방성 3D 영구자석을 완성하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이방성 3D 영구자석의 제조 방법.According to claim 1,
In the step (a), the feedstock uses anisotropic Sr-ferrite powder having an average particle size of 0.1 to 20 μm as magnetic powder, and paraffin, wax/canuba, wax/high-density polyethylene (30:30:40 weight) as an organic binder. %) of the multi-component organic binder, and the content ratio of these magnetic powder and the multi-component organic binder is 87:13% by weight, which is made of pellets prepared by drying and then mixing at 130 ° C / hour. It consists of preparing the anisotropic 3D molded body by 3D printing while magnetizing at a nozzle temperature of 100 to 200 ° C.
In the step (b), the anisotropic 3D molded body is maintained in a heptane solvent at 30 to 70 ° C. for 3 hours to remove the paraffin wax component, and the remaining organic binder is quickly removed without defects. Opening the surface of the anisotropic 3D molded body formed, and heated to 600 to 1,000 ° C for 10 to 20 hours at a heating rate of 0.5 to 1.0 ° C / min under a N 2 atmosphere to remove the remaining organic binder, Carnuba wax / high-density polyethylene component,
The step (c) comprises sintering the anisotropic 3D molded body from which the organic binder is removed at a temperature of 1,000 to 1,600 ° C. to complete the anisotropic 3D permanent magnet. Method for manufacturing an anisotropic 3D permanent magnet. 제1항에 있어서,
상기 (A) 단계에서 상기 피드스톡은 자성분말로서 평균 입도 0.1 내지 20㎛의 이방성 Ba-페라이트 분말을 사용하고, 유기결합제로서 수용성 왁스/카누바 왁스/폴리프로필렌(40:30:30중량％)의 다성분계 유기결합제를 사용하며, 이들 자성분말과 다성분계 유기결합제의 함량비를 85:15중량％로서 건조한 후 160℃/시간의 조건으로 혼합하여 제조된 펠렛으로 이루어지고, 이 펠렛을 노즐온도 100∼200℃의 온도에서 착자시키면서 3D 프린팅하여 상기 이방성 3D 성형체를 마련하는 것으로 이루어지고,
상기 (b) 단계는 상기 이방성 3D 성형체를 30∼80℃의 증류수 중에서 3시간 동안 유지시켜 수용성 왁스 성분을 제거하고, 상기 이방성 3D 성형체 평균 입도 1㎛의 알루미나 분말 속에 넣어서 H2 분위기 하에서 0.5 내지 1.0℃/분의 승온속도로 600∼1,000℃까지 10 내지 20시간 동안 가열하여 잔류하는 유기결합제인 카누바 왁스/고밀도 폴리에틸렌 성분을 제거하는 것으로 이루어지고,
상기 (c) 단계는 유기결합제가 제거된 상기 이방성 3D 성형체를 1,000∼1,600℃의 온도에서 1시간 동안 소결 처리하여 상기 이방성 3D 영구자석을 완성하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이방성 3D 영구자석의 제조 방법.According to claim 1,
In the step (A), the feedstock uses anisotropic Ba-ferrite powder having an average particle size of 0.1 to 20 μm as magnetic powder, and water-soluble wax/carnuba wax/polypropylene (40:30:30% by weight) as an organic binder. The multi-component organic binder is used, and the content ratio of the magnetic powder and the multi-component organic binder is 85:15% by weight, dried, and then mixed under the condition of 160 ° C / hour. It consists of preparing the anisotropic 3D molded body by 3D printing while magnetizing at a temperature of 100 to 200 ° C.
In the step (b), the anisotropic 3D molded body is maintained in distilled water at 30 to 80° C. for 3 hours to remove the water-soluble wax component, and the anisotropic 3D molded body is placed in an alumina powder having an average particle size of 1 μm to form a 0.5 to 1.0 molded body under a H 2 atmosphere. It is made by heating for 10 to 20 hours at a heating rate of ° C / min to 600 to 1,000 ° C to remove the remaining organic binder, Canuba wax / high-density polyethylene component,
Step (c) comprises sintering the anisotropic 3D molded body from which the organic binder is removed at a temperature of 1,000 to 1,600 ° C. for 1 hour to complete the anisotropic 3D permanent magnet. . 제1항에 있어서,
상기 (A) 단계에서 상기 피드스톡은 자성분말로서 평균 입도 0.1 내지 20㎛의 이방성Al-Ni-Co 분말을 사용하고, 유기결합제로서 비스 왁스/폴리에틸렌 왁스/저밀도 폴리에틸렌(35:30:35중량％)의 다성분계 유기결합제를 사용하며, 이들 자성분말과 다성분계 유기결합제의 함량비는 80:20중량％로서 건조한 후 120℃/시간의 조건으로 혼합하여 제조된 펠렛으로 이루어지고, 이 펠렛을 노즐온도 100∼200℃의 온도에서 착자시키면서 3D 프린팅하여 상기 이방성 3D 성형체를 마련하는 것으로 이루어지고,
상기 (b) 단계는 상기 이방성 3D 성형체를 30∼80℃의 펜탄용매 중에서 3시간 동안 유지시켜서 비스 왁스 성분을 제거하고, 이방성 3D 성형체의 표면에 개공을 형성시키고, H2 분위기 하에서 0.5 내지 1.0℃/분의 승온 속도로 600∼1,000℃까지 10 내지 20시간 동안 가열하여 잔류하는 결합제인 폴리에틸렌 왁스/저밀도 폴리에틸렌 성분을 제거하는 것으로 이루어지고,
상기 (c) 단계는 유기결합제가 제거된 상기 이방성 3D 성형체를 1,000∼1,600℃의 온도에서 1시간 동안 Ar 분위기 하에서 소결 처리하고 800℃의 온도로 열처리하여 상기 이방성 3D 영구자석을 완성하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이방성 3D 영구자석의 제조 방법.According to claim 1,
In the step (A), the feedstock uses anisotropic Al-Ni-Co powder having an average particle size of 0.1 to 20 μm as magnetic powder, and bis wax / polyethylene wax / low density polyethylene (35: 30: 35% by weight) as an organic binder. ) using a multi-component organic binder, and the content ratio of these magnetic powder and multi-component organic binder is 80:20% by weight, and it is made of pellets prepared by drying and mixing under the condition of 120 ° C / hour, and the pellets are mixed with a nozzle It consists of preparing the anisotropic 3D molded body by 3D printing while magnetizing at a temperature of 100 to 200 ° C.,
In the step (b), the anisotropic 3D molded body is maintained in a pentane solvent at 30 to 80° C. for 3 hours to remove the biswax component, form pores on the surface of the anisotropic 3D molded body, and 0.5 to 1.0° C. in a H 2 atmosphere. /min at a heating rate of 600 to 1,000 ° C. for 10 to 20 hours to remove residual polyethylene wax / low density polyethylene component,
The step (c) consists of sintering the anisotropic 3D molded body from which the organic binder is removed under an Ar atmosphere at a temperature of 1,000 to 1,600 ° C for 1 hour and heat-treating at a temperature of 800 ° C to complete the anisotropic 3D permanent magnet. Method for manufacturing an anisotropic 3D permanent magnet characterized by 제1항에 있어서,
상기 (A) 단계에서 상기 피드스톡은 자성분말로서 평균 입도 0.1 내지 20㎛의 이방성 Nd-Fe-B 분말을 사용하고, 유기결합제로는 파라핀 왁스/에틸렌 비닐 아세테이트(50:50중량％)의 2성분계인 다성분계 유기결합제를 사용하며, 이들 자성분말과 다성분계 유기결합제의 함량비는 90:10중량％로서 건조한 후 130℃/시간의 조건으로 혼합하여 제조된 펠렛으로 이루어지고, 이 펠렛을 노즐온도 100∼200℃의 온도에서 착자시키면서 3D 프린팅하여 상기 이방성 3D 성형체를 마련하는 것으로 이루어지고,
상기 (b) 단계는 상기 이방성 3D 성형체를 30∼80℃의 톨루엔 용매 중에서 6시간 동안 유지시켜 파라핀 왁스 성분을 제거하고, 이방성 3D 성형체의 표면에 개공을 형성시키고, H2 분위기 하에서 0.5 내지 1.0℃/분의 승온속도로 600∼1,000℃까지 10 내지 20시간 동안 가열하여 잔류하는 유기결합제인 에틸렌비닐 아세테이트 성분을 제거하는 것으로 이루어지고,
상기 (c) 단계는 유기결합제가 제거된 3D 성형체를 1,000∼1,600℃의 온도에서 1시간 동안 진공 중에서 소결 처리한 후 600℃에서 1시간 동안 열처리하여 상기 이방성 3D 영구자석을 완성하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이방성 3D 영구자석의 제조 방법.According to claim 1,
In the step (A), the feedstock uses anisotropic Nd-Fe-B powder having an average particle size of 0.1 to 20 μm as magnetic powder, and as an organic binder, paraffin wax / ethylene vinyl acetate (50:50% by weight) 2 A component-based multi-component organic binder is used, and the content ratio of the magnetic powder and the multi-component organic binder is 90:10% by weight, and is made of pellets prepared by mixing at 130 ° C / hour after drying, and the pellets are mixed with a nozzle It consists of preparing the anisotropic 3D molded body by 3D printing while magnetizing at a temperature of 100 to 200 ° C.,
In step (b), the anisotropic 3D molded body is maintained in a toluene solvent at 30 to 80° C. for 6 hours to remove the paraffin wax component, form pores on the surface of the anisotropic 3D molded body, and 0.5 to 1.0° C. in a H 2 atmosphere. /min at a heating rate of 600 to 1,000 ° C. for 10 to 20 hours to remove the remaining organic binder ethylene vinyl acetate component,
The step (c) is characterized in that the 3D molded body from which the organic binder is removed is sintered in vacuum at a temperature of 1,000 to 1,600 ° C for 1 hour and then heat treated at 600 ° C for 1 hour to complete the anisotropic 3D permanent magnet. Method for manufacturing an anisotropic 3D permanent magnet. 모터(M)에 축결합되어 배럴(B) 속에서 회전되는 스크류(S)와, 공급통(T)으로부터 공급된 피드스톡을 상기 배럴(B) 속의 상기 스크류(S)로 안내하는 호퍼(P)와, 상기 스크류(S)의 회전에 의해 상기 배럴(B) 속에서 하향되는 피드스톡을 히터(H)로 융해시키면서 토출토록 하는 노즐(N)을 포함하는 이방성 3D 영구자석의 제조 장치에 있어서,
상기 히터(H)의 외주연에 장착되어 상기 히터(H)에 의해 융해되는 피드스톡을 착자시켜 이방성 자력을 부여하는 착자모듈(D)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이방성 3D 영구자석의 제조 장치.A screw (S) coupled to the motor (M) and rotated in the barrel (B) and a hopper (P) guiding the feedstock supplied from the supply tube (T) to the screw (S) in the barrel (B) ) and a nozzle (N) for melting and discharging the feedstock downward in the barrel (B) by the rotation of the screw (S) with the heater (H) ,
Anisotropic 3D permanent magnet manufacturing apparatus, characterized in that it comprises a magnetization module (D) mounted on the outer periphery of the heater (H) to magnetize the feedstock melted by the heater (H) to impart anisotropic magnetic force. 제13항에 있어서,
상기 착자모듈(D)은 영구자석 또는 전자마그넷인 것을 특징으로 하는 이방성 3D 영구자석의 제조 장치.
According to claim 13,
The magnetizing module (D) is an anisotropic 3D permanent magnet manufacturing apparatus, characterized in that a permanent magnet or an electromagnetic magnet.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20030035852A (en) 2001-10-31 2003-05-09 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 Radial Anisotropic Sintered Magnet and Its Preparation Process, and Magnet Rotor and Motor
KR100518067B1 (en) 2001-10-31 2005-09-28 가부시키가이샤 네오맥스 Permanent magnet manufacturing method and press apparatus
KR101375986B1 (en) 2013-01-18 2014-03-19 영남대학교 산학협력단 Method for manufacturing fe??si magnetic core by metal injection molding
KR20210041067A (en) 2019-10-01 2021-04-14 다이토 코교 가부시키가이샤 Magnetization device and magnetization method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030035852A (en) 2001-10-31 2003-05-09 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 Radial Anisotropic Sintered Magnet and Its Preparation Process, and Magnet Rotor and Motor
KR100518067B1 (en) 2001-10-31 2005-09-28 가부시키가이샤 네오맥스 Permanent magnet manufacturing method and press apparatus
KR101375986B1 (en) 2013-01-18 2014-03-19 영남대학교 산학협력단 Method for manufacturing fe??si magnetic core by metal injection molding
KR20210041067A (en) 2019-10-01 2021-04-14 다이토 코교 가부시키가이샤 Magnetization device and magnetization method

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